Unterstützung des Fahrers eines Kraftfahrzeugs beim Positionieren des

Kraftfahrzeugs an einer vorgegebenen Zielposition

Die Erfindung betrifft ein Assistenzsystem zum Unterstützen des Fahrers eines Kraftfahrzeugs beim Positionieren des Kraftfahrzeugs an einer vorgegebenen Zielposition.

Es kann notwendig sein, ein Kraftfahrzeug an einer vorgegebenen

Zielposition zu positionieren. Beispielsweise sind Systeme zum drahtlosen, insbesondere induktiven, Laden von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen (beispielsweise Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen) mit elektrischer Energie bekannt, bei denen das Fahrzeug an einer vorgegebenen

Zielposition (Ladeposition) positioniert werden muss, damit in dieser

Ladeposition eine drahtlose Übertragung von elektrischer Energie erfolgen kann. Bei einer häufig vorzufindenden Variante eines induktiven

Ladesystems ist eine Primärspule am Boden angeordnet, während eine Sekundärspule am Fahrzeugunterboden angeordnet ist. Die Energieübertragung erfolgt über eine magnetische Kopplung von

Primärspule und Sekundärspule. Zur effizienten Energieübertragung muss das Fahrzeug in eine Ladeposition gebracht werden, in der die

Sekundärspule am Kraftfahrzeug möglichst präzise über der Primärspule ausgerichtet ist.

Bei bekannten Assistenzsystemen zum Unterstützen des Fahrers beim Positionieren eines Kraftfahrzeugs an einer vorgegebenen Ladeposition wird während des Positioniervorgangs fortlaufend die Relativposition der

Primärspule zur Sekundärspule über ein geeignetes Verfahren gemessen und basierend auf dieser Positionsinformation Fahrerinformation an den Fahrer ausgegeben, um den Fahrer beim Positionieren zu unterstützen. Beispielsweise kann im Fahrzeugcockpit dem Fahrer optisch angezeigt werden, wie das Fahrzeug relativ zur Bodenspule steht und ob die

Zielposition mit ausreichender Genauigkeit erreicht wurde. Es können dem Fahrer auch konkrete Lenkhinweise gegeben werden. Die Positionierung des Fahrzeugs erfolgt also manuell durch den Fahrer, wobei der Fahrer durch entsprechende Fahrerinformation beim Positionieren unterstützt wird.

Beispiele für derartige Assistenzsysteme sind in den Druckschriften

DE 10 2013 207 907 A1 , DE 10 2013 207 906 A1 und

DE 10 2012 214 201 A1 beschrieben.

Ferner ist es bekannt, basierend auf derartiger Positionsinformation die Positionierung des Fahrzeugs auf die Ladeposition automatisch

durchzuführen, wie dies beispielsweise in den Druckschriften DE 10 2015 202 435 A1 , DE 10 2013 217 713 A1 und DE 10 2013 217 718 A1

beschrieben ist. Zum Positionieren eines Kraftfahrzeugs an einer Zielposition können auch Bodenkonturen verwendet werden, die auf Räder des Kraftfahrzeugs einwirken, beispielsweise eine quer zur Fahrtrichtung angeordnete

mechanische Barriere (z. B. ein Balken am Garagenboden) und/oder

Führungsschienen (z. B. Balken in Längsrichtung oder Spurrinnen). Die vorstehend beschriebenen Konzepte zum Positionieren des Kraftfahrzeugs an einer Ladeposition haben eine Reihe von Nachteilen:

Beim Unterstützen des manuellen Positionierens durch die Ausgabe von Fahrerinformation muss sich der Fahrer auf die Umsetzung der

ausgegebenen Fahrerinformation (beispielsweise eine angezeigte Position- oder Richtungsanzeige) in geeignete Betätigungshandlungen von Fahrpedal, Bremspedal und/oder Lenkrad konzentrieren. Wenn das Fahrzeug keinen bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe typischerweise vorhandenen

Kriechmodus aufweist, bei dem das Fahrzeug bei Nichtbetätigung des Fahr- und Bremspedals langsam rollt, ist zur manuellen Längsführung ein häufiger Betätigungswechsel zwischen Fahr- und Bremspedal erforderlich. Dies ist beispielsweise bei vielen Elektrofahrzeugen der Fall und erschwert zusätzlich das Anhalten an der richtigen Position.

Beim manuellen Positionieren hängt die Genauigkeit in Bezug auf das Erreichen der vorgegebenen Zielposition sehr stark von den Fertigkeiten und auch von der aktuellen Leistungsfähigkeit des Fahrers ab; die Genauigkeit ist in der Regel geringer als bei einem Assistenzsystem mit automatischer Positionierung. Die Positionier-Genauigkeit hat einen großen Einfluss auf die Ladeeffizienz. Eine geringe Positionier-Genauigkeit kann zumindest zum Teil durch eine entsprechend aufwändige Auslegung der Komponenten des Ladesystems kompensiert werden.

Das vollständig automatische Positionieren mit automatischer Längs- und Querführung erfordert im Allgemeinen eine Positionsvermessung bereits von einem großen Abstand (z.B. 5m) zur Ladeposition aus, damit das Fahrzeug die Möglichkeit hat, ausreichend frühzeitig eine geeignete Fahrtrajektorie zum Erreichen der Zielposition zu ermitteln. Um Fehlfunktionen beim automatischen Fahrbetrieb abzusichern, müssen geeignete aufwändige Sicherheitsfunktionen vorgesehen werden. Ferner erfolgt vor dem automatischen Positionieren im Allgemeinen immer eine explizite Übergabe der Fahreraufgabe vom Fahrer an das

Assistenzsystem. Diese Übergabe ist typischerweise wenig komfortabel und erfordert die Aufmerksamkeit des Fahrers. Die vorstehend erwähnten mechanischen Bodenkonturen stellen

Stolperfallen für Fußgänger dar. Außerdem haben die Bodenkonturen im Allgemeinen den Nachteil, dass sie entsprechend der Fahrzeuggeometrie (insbesondere unter Berücksichtigung der Position der Räder relativ zur Sekundärspule) angeordnet werden müssen. Damit ist häufig

ausgeschlossen, dass ein anderer Fahrzeugtyp an der gleichen Ladestation ohne Anpassung der Bodenkonturen geladen werden kann.

Aus der Druckschrift DE 10 2013 217 623 A1 ist ein Einparkassistenzsystem zum Bereitstellen einer Führung beim Einparken bekannt, bei dem das Fahrpedal und das Bremspedal kalibriert werden, um einen Fahrer in einen Parkplatz hinein zu leiten. Insbesondere kann das Fahrpedal moduliert oder gesteuert werden, um die Drosselklappenposition

zu verringern, wenn sich das Fahrzeug dem Parkplatz nähert

(beispielsweise, um eine Wahrnehmung zu simulieren, bei der sich ein Fahrer fühlt, wie wenn das Fahrzeug auf einer geneigten oder abschüssigen Oberfläche angeordnet ist und das Fahrzeug in den Parkplatz hineindrängt oder leitet).

Darüber hinaus beschreibt die Druckschrift DE 10 2005 008 875 A1 ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrzeugführers bei der Ansteuerung einer Zielposition, bei dem dem Fahrzeugführer durch eine haptische Rückkopplung vermittelt wird, ob er sich entlang einer vorab ermittelten Solltrajektorie zur Erreichung der Zielposition von der aktuellen

Fahrzeugposition aus bewegt. Hierbei wird über veränderliche Hilfskräfte am Lenkrad signalisiert, ob sich das Fahrzeug entlang der Solltrajektorie bewegt, indem die zur Betätigung des Lenkrades von Fahrzeugführer

aufzubringenden Kräfte zunehmend größer werden, je weiter sich das Fahrzeug von der Solltrajektorie wegbewegt, und indem die zur Betätigung des Lenkrades vom Fahrzeugführer aufzubringenden Kräfte zunehmend kleiner werden, je weiter sich das Fahrzeug auf die Solltrajektorie zubewegt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Assistenzsystem und ein entsprechendes Verfahren zum Unterstützen des Fahrers beim Positionieren des Kraftfahrzeugs an einer vorgegebenen Zielposition anzugeben, welches die vorstehend beschriebenen Nachteile vermindert oder gar vermeidet.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in

Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen

Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer

Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können. Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Assistenzsystem zum

Unterstützen des Fahrers eines Kraftfahrzeugs beim Positionieren des Kraftfahrzeugs an einer vorgegebenen Zielposition. Bei der Zielposition handelt es sich vorzugsweise um eine Ladeposition zum drahtlosen Laden, insbesondere induktiven Laden, des Kraftfahrzeugs. Zur Positionierung des Kraftfahrzeugs ist die Längsbewegung des Fahrzeugs über ein oder mehrere vom Fahrer betätigbare Bedienelemente (z. B. Fahrpedal, Bremspedal) manuell steuerbar. Das Assistenzsystem unterstützt die manuelle

Längssteuerung bei der Positionierung. Dazu ist das Assistenzsystem eingerichtet, während des Positionierens wiederholt Positionsinformation bezüglich der Relativposition des Fahrzeugs zur Zielposition zu bestimmen, Es wird also festgestellt, wie Fahrzeug und Zielposition zueinander liegen. Beispielsweise wird ausgehend von einem Fahrzeugreferenzpunkt (z. B. Mitte der Hinterachse) der Abstand x zur Zielposition in Richtung der

Fahrzeuglängsachse bestimmt. Das Assistenzsystem ist eingerichtet, die manuelle Längssteuerung zu beeinflussen, d. h. die resultierende Fahrzeuglängsbewegung in Reaktion auf die manuelle Fahrervorgabe wird durch das Assistenzsystem beeinflusst. Durch die Beeinflussung der manuellen Längssteuerung wird seitens des Assistenzsystems - zumindest für gewisse Relativpositionen - in

Abhängigkeit der jeweiligen Positionsinformation der

Fahrzeuglängsbewegung entgegengewirkt, wodurch das Fahrzeug verzögert wird oder zumindest die Beschleunigung verringert wird, um das Fahrzeug im Wesentlichen an der Zielposition zum Stehen zu bringen. Beispielsweise kann seitens des Assistenzsystems die Fahrpedalkennlinie, die den Zusammenhang zwischen Fahrpedalstellung und resultierendem Fahrerwunschmoment angibt, beeinflusst werden, so dass sich bei gleicher Fahrpedalstellung ein deutlich geringeres Fahrerwunschmoment,

insbesondere gar ein verzögerndes Fahrerwunschmoment, als ohne

Beeinflussung ergibt. Alternativ kann zur Beeinflussung der manuellen Längssteuerung im

Antriebssteuergerät das Fahrerwunschmoment um ein von der

Relativposition abhängiges Moment verringert werden, wobei die

Längsführung des Fahrzeugs in Abhängigkeit des resultierenden verringerten Moments erfolgt.

Ferner kann in Abhängigkeit der jeweiligen Positionsinformation automatisch ein Bremsmoment über die Betriebsbremse gestellt werden, welches dem über das Fahrpedal vorgegebenen Antriebsmoment entgegen wirkt.

Es ist auch denkbar, dass ein gegenüber dem durch Betätigen des

Bremspedals hervorgerufenen Bremsmoment erhöhtes Bremsmoment in Abhängigkeit der Positionsinformation eingestellt wird, um das Fahrzeug an der Zielposition zum Stehen zu bringen.

Durch die erfindungsgemäße positionsabhängige Beeinflussung der manuellen Längssteuerung wird es dem Fahrer ermöglicht, das Fahrzeug ohne hohe Genauigkeit bei der Bedienung der Bedienelemente

(typischerweise Fahrpedal und Bremspedal) im Wesentlichen an der Zielposition zum Stehen zu bringen. Eine nicht optimale manuelle

Längsführung wird durch das Assistenzsystem zumindest teilweise korrigiert.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Beeinflussung der manuellen

Längssteuerung nicht auf eine Gegenwirkung entgegen der

Fahrzeugbewegung beschränkt ist: Die Beeinflussung der manuellen

Längssteuerung wirkt vorzugsweise auch für gewisse Relativpositionen in Richtung der Fahrzeugbewegung, so dass das Fahrzeug hierdurch eine zusätzliche Beschleunigung erfährt, beispielsweise wenn das Fahrzeug ohne Beeinflussung der manuellen Längssteuerung bereits vor der Zielposition zum Stillstand kommen würde. Bei dem erfindungsgemäßen Assistenzsystem handelt es sich also um ein in die Fahrzeuglängsführung eingreifendes Assistenzsystem, das den Fahrer darin unterstützt, die Zielposition zu erreichen. Vorzugsweise ist das

Assistenzsystem so ausgestaltet, dass der Fahrer immer in der handelnden Rolle bleibt und lediglich durch das Assistenzsystem korrigiert wird. Es kann beispielweise über eine zusätzliche auf die Fahrzeuglängsbewegung wirkende zusätzliche Kraft, die über einen vorhandenen Aktor (z. B. einen Antriebsmotor oder eine Fahrzeugbremse) eingeleitet wird, der Fahrer intuitiv auf die richtige Position geleitet werden.

Vorzugsweise wird durch die seitens des Assistenzsystems vorgenommene Beeinflussung der manuellen Längssteuerung eine virtuelle (d. h. nicht existente) Bodenkontur simuliert. Die Bodenkontur wirkt auf ein oder mehreren Räder einer Fahrzeugachse (z. B. der Vorderachse) ein und stellt zumindest an gewissen Positionen ein Hindernis dar, das das Weiterkommen verhindert oder doch zumindest behindert.

Bei dem Fahrer wird durch die Beeinflussung der manuellen Längssteuerung also der Eindruck einer als Hindernis wirkenden Bodenkontur erzeugt, durch die das Fahrzeug an der richtigen Position zum Stehen gebracht wird.

Bei der Bodenkontur handelt es sich beispielsweise um eine im Wesentlichen quer zur Fahrzeugbewegung angeordneten virtuellen Barriere oder eine im Wesentlichen quer zur Fahrzeugbewegung liegenden virtuellen Mulde, die das Anhalten auf der Zielposition unterstützt.

Derartige Bodenkonturen kennt der Fahrer aus alltäglichen Fahrsituationen. Der Fahrer wird daher intuitiv richtig reagieren, so dass das Fahrzeug zumindest in Längsrichtung an der richtigen Position zum Stehen kommt. Die Charakteristik der Beeinflussung der manuellen Längsführung, insbesondere die Charakteristik einer wie vorstehend beschriebenen simulierten virtuellen Bodenkontur, kann dynamisch der aktuellen

Fahrsituation angepasst werden. Die Charakteristik ist beispielsweise von der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder von der Fahrtrichtung abhängig. Wenn sich das Fahrzeug beispielsweise zu schnell auf die Zielposition zubewegt, wird das Fahrzeug beispielsweise vor der Zielposition durch das Assistenzsystem automatisch verzögert. Dazu kann beispielsweise eine eine positive Steigung aufweisende Rampe mit oben liegender kleiner Mulde simuliert werden. Wenn sich das Fahrzeug hingegen zu langsam auf die Zielposition zubewegt, wird das Fahrzeug vor der Zielposition durch das Assistenzsystem vorzugsweise automatisch beschleunigt. Hierzu kann beispielsweise eine eine negative Steigung aufweisende Rampe mit unten liegender Mulde simuliert werden. Der Betrag der Steigung der Rampe und die Tiefe der Mulde können von der Fahrsituation, insbesondere von der Fahrzeuggeschwindigkeit, abhängen.

Das Assistenzsystem kann eingerichtet sein, dass für den Fall, dass die Fahrzeugbewegung in Fahrtrichtung der eingelegten Fahrstufe (z. B.

Fahrstufe D oder Fahrstufe R) hinter der Zielposition beendet wird, ein Rollen entgegen der Fahrtrichtung der eingelegten Fahrstufe in Richtung der Zielposition bewirkt wird, wobei das Fahrzeug vorzugsweise in der

Zielposition zum Stillstand kommt. Das Fahrzeug rollt dann also automatisch zurück auf die Zielposition. Zusätzlich oder alternativ ist das Assistenzsystem eingerichtet, dass bei Beenden der Fahrzeugbewegung in Fahrtrichtung der eingelegten Fahrstufe vor der Zielposition das Fahrzeug automatisch ein Rollen in Fahrtrichtung der eingelegten Fahrstufe auf die Zielposition hin bewirkt, wobei das Fahrzeug vorzugsweise in der Zielposition zum Stillstand kommt. Das Fahrzeug kann also vorzugsweise nach dem Anhalten zusätzlich eine Bewegung vollführen, beispielsweise zurückrollen in den tiefsten Punkt einer simulierten Mulde, wenn der Fahrer zu weit gefahren ist, oder weiter vorrollen zu diesem Punkt der simulierten Mulde.

Das Assistenzsystem ist vorzugsweise eingerichtet, die manuelle

Längssteuerung des Fahrzeugs derart zu beeinflussen, dass - zusätzlich zu dem vom Fahrer über die ein oder mehreren Bedienelemente vorgegebenen Moment zum Beschleunigen oder Verzögern des Fahrzeugs - in

Abhängigkeit der Positionsinformation eine entgegen der Fahrtrichtung der eingelegten Fahrstufe wirkendes Moment zur Verzögerung des Fahrzeugs erzeugt wird das den Fahrer beim Positionieren unterstützt.

Ferner kann optional in Abhängigkeit der jeweiligen Relativposition ein in Fahrtrichtung der eingelegten Fahrstufe wirkendes zusätzliches Moment zur Beschleunigung des Fahrzeugs erzeugt werden. Beispielsweise kann also zusätzlich zur vom Fahrer über Fahr- oder Bremspedal gewählten

Beschleunigung oder Verzögerung insbesondere über eine elektrische Antriebsmaschine ein Moment in oder gegen Fahrtrichtung aufgeprägt werden. Dieses Moment ist vorzugsweise so gering, dass diese vom Fahrer jederzeit übersteuert werden kann.

Vorzugsweise umfasst das Kraftfahrzeug eine elektrische Maschine für die Längsbewegung des Fahrzeugs; dieses zusätzliche Moment wird in diesem Fall über die elektrische Maschine erzeugt. In diesem Fall wird vorzugsweise auch das vom Fahrer über die Bedienelemente vorgegebene

beschleunigende oder verzögernde Moment über die gleiche elektrische Maschine erzeugt. Es könnte aber sein, dass das vom Fahrer über die Bedienelemente vorgegebene Moment über andere Aktoren erzeugt wird, beispielsweise über eine andere elektrische Maschine oder einen Verbrennungsmotor (zum Beschleunigen) in Verbindung mit einer

Betriebsbremse (zum Verzögern).

Über die elektrische Maschine kann vorzugsweise in beiden Fahrtrichtungen (vorwärts- und rückwärts) wahlweise ein positives (d.h. beschleunigendes) oder negatives (d. h. verzögerndes) Moment aufgebracht werden. Elektrische Maschinen weisen häufig den Vorteil auf, dass diese anders als

Verbrennungsmotoren bereits ohne Getriebe in beiden Richtungen betreibbar sind und ausreichende Momente bereits bei einer sehr geringen Drehzahl erzeugen können.

Vorzugsweise wird in Abhängigkeit der jeweiligen Positionsinformation eine Vorgabe für ein das Fahrzeug verzögerndes oder beschleunigendes zusätzliches Moment bestimmt, aus dem sich das vorstehend beschriebene Moment ergibt. Beispielsweise wird aus einem Speicher in Abhängigkeit der aktuellen Positionsinformation ein Moment ausgelesen.

Ferner wird in Abhängigkeit der Fahrpedalstellung eines Fahrpedals ein vom Fahrer gewünschtes Moment bestimmt.

Das vom Fahrer gewünschte Moment und die Vorgabe für das zusätzliche Moment werden überlagert und es wird so ein überlagertes Moment bestimmt. Die Längsführung des Fahrzeugs erfolgt dann in Abhängigkeit des überlagerten Moments. Beispielsweise wird in Abhängigkeit des überlagerten Moments eine elektrische Maschine angesteuert, das Fahrzeug je nach

Vorzeichen des überlagerten Moments zu beschleunigen oder zu verzögern. Es kann auch sein, dass in Abhängigkeit des überlagerten Moments eine Betriebsbremse angesteuert wird, wenn das überlagerte Moment

beispielsweise ein negatives Vorzeichen hat. Die vorstehend beschriebene Unterstützung bei der Positionierung wird vorzugsweise erst im Nahbereich der Zielposition aktiviert. Dazu wird wiederholt ein Entfernungsmaß (beispielsweise der euklidische Abstand in den zwei Dimensionen der Draufsicht oder der Abstand in

Fahrzeuglängsrichtung) zu der Zielposition (z. B. die Mitte der Primärspule) bestimmt. Ausgangspunkt des Entfernungsmaßes ist beispielsweise die Mitte der Sekundärspule.

Es wird fortlaufend geprüft, ob das Entfernungsmaß kleiner oder kleiner gleich als ein erster Schwellwert für das Entfernungsmaß ist. Der erste Schwellwert liegt beispielsweise im Bereich von 0,2 m bis 4,0 m,

vorzugsweise im Bereich von 0,5 m bis 2,0 m und entspricht beispielsweise ungefähr 1 m. Der erste Schwellwert zur Aktivierung der Unterstützung kann von der Fahrsituation abhängig sein und beispielsweise geschwindigkeits- und/oder fahrtrichtungsabhängig sein.

Es wird eine Unterstützung bei der Positionierung erst dann aktiviert, sofern das Entfernungsmaß kleiner bzw. kleiner gleich als der Schwellwert ist. Die Aktivierung der Unterstützung kann davon abhängig sein, dass der Fahrer eine vom System vorgeschlagene Aktivierung bestätigt, beispielsweise durch Betätigen eines Bedienelements im Fahrzeugcockpit, z. B. durch Drücken eines multifunktionalen Drehdrückstellers in der Mittelkonsole.

Sofern nach Aktivieren der Unterstützung das Entfernungsmaß wieder zu groß wird, beispielsweise größer gleich bzw. größer als ein zweiter

Schwellwert wird, wird die Unterstützung wieder deaktiviert. Der erste Schwellwert ist vorzugsweise im Sinne einer Hysterese geringer als der zweite Schwellwert. Der erste Schwellwert und der zweite Schwellwert können aber auch identisch sein. In Ergänzung zur Unterstützung in der manuellen Längssteuerung kann zusätzlich über eine beispielsweise elektrische Lenkunterstützung ein zusätzliches Lenkmoment (nach links oder rechts) zur Unterstützung der manuellen Quersteuerung durch einen Aktor aufgebracht werden.

Dazu wird eine Solltrajektorie zum Erreichen der Zielposition bestimmt. Die Solltrajektorie wird während des Anfahrens der Zielposition vorzugsweise laufend aktualisiert. Während der Ansteuerung der Zielposition wird wiederholt seitens des Assistenzsystems ein Maß für die Abweichung von der Solltrajektorie bestimmt. In Abhängigkeit des Maßes der Abweichung wird dann die manuelle Quersteuerung des Fahrzeugs durch ein zusätzliches Lenkmoment beeinflusst.

Das zusätzliche Lenkmoment ist vorzugsweise so gering, dass der Fahrer diese jederzeit überwinden kann.

Beispielsweise können zur Beeinflussung der manuellen Quersteuerung durch das zusätzliche Lenkmoment entlang der Solltrajektorie geführte Spurrinnen simuliert werden, die das Befahren der Solltrajektorie möglichst optimal unterstützen.

Die Spurrinnen können während des Positionierens hinsichtlich ihrer Lage statisch sein oder alternativ bei Abweichen von der Solltrajektorie dynamisch in ihrer Lage angepasst werden (beispielsweise wenn die Abweichung ein bestimmtes Maß überschreitet).

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstützen des Fahrers eines Kraftfahrzeugs beim Positionieren des Kraftfahrzeugs an einer vorgegebenen Zielposition. Gemäß dem Verfahren wird während des Positionierens wiederholt Positionsinformation bezüglich der Relativposition des Fahrzeugs zur Zielposition bestimmt. Die manuelle Längssteuerung des Fahrzeugs wird durch einen - zumindest für gewisse Relativpositionen - der Fahrzeugbewegung entgegen wirkenden Einfluss in Abhängigkeit der jeweiligen Positionsinformation mit dem Ziel beeinflusst, dass das Fahrzeug im Wesentlichen an der Zielposition zum Stehen kommt.

Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Assistenzsystem nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren nach dem zweiten Aspekt der

Erfindung. An dieser Stelle und in den Patentansprüchen nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den vorstehend beschriebenen oder in den

Patentansprüchen beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des Assistenzsystems.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen: Fig. 1 ein beispielhaftes induktives Ladesystem;

Fig. 2 eine beispielhafte virtuelle Bodenkontur in Form einer im Wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsrichtung liegenden virtuellen Mulde; Fig 3 die virtuelle Mulde mit dem Vorderrad in drei verschiedenen

beispielhaften Fahrzeugrelativpositionen;

Fig 4 eine beispielhafte virtuelle Mulde mit zusätzlicher

geschwindigkeitsabhängiger Rampe;

Fig 5 eine beispielhafte einfache virtuelle Barriere; Fig. 6 eine beispielhafte von der Fahrzeugrichtung abhängige virtuelle Bodenkontur; Fig. 7 ein beispielhaftes Zustandsdiagramm des Assistenzsystems;

Fig. 8 ein beispielhafter Ablauf zur Beeinflussung der manuellen

Längssteuerung; Fig. 9 beispielhafte virtuelle Spurrinnen in der Draufsicht; und

Fig. 10 beispielhafte virtuelle Spurrinnen im Querschnitt.

In Fig. 1 ist ein konventionelles induktives Ladesystem zum Laden eines Kraftfahrzeugs 1 dargestellt, das eine Primärspule 2, die am Boden angeordnet ist, und eine Sekundärspule 3, die am Fahrzeugunterboden integriert ist, umfasst. In Fig. 1 sind die Primärspule 2 und die Sekundärspule 3 übereinander ausgerichtet; das Fahrzeug befindet sich in der Ladeposition. Die obere Zeichnung Fig. 1 a) zeigt die Vorderansicht des Fahrzeugs 1 , die untere Zeichnung Fig. 1 b) zeigt die Seitenansicht des Fahrzeugs 1 . Die Übertragung der elektrischen Energie erfolgt über eine magnetische

Kopplung der Primärspule 2 auf die Sekundärspule 3. Aufgrund des im Allgemeinen relativ großen Luftspalts sind die beiden Spulen 2, 3 nur lose verkoppelt.

In Fig. 1 b) befindet sich die Vorderachse in der Idealposition, das

Bezugszeichen 4 markiert den Abstand zwischen der Vorderachse zur Mitte der Sekundärspule 3. Erfindungsgemäß wird die manuelle Längssteuerung beeinflusst, um den Fahrer beim Positionieren des Fahrzeugs an der Ladeposition zu unterstützen. Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen orientiert sich die Beeinflussung der manuellen Längssteuerung an natürlichen Gegebenheiten, beispielsweise entspricht die Beeinflussung der manuellen Längssteuerung einer virtuellen Bodenkontur.

In Fig. 2 ist eine virtuelle Bodenkontur 5 in Form einer im Wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsrichtung liegenden virtuellen Mulde dargestellt. Die waagerechte Linie entspricht der tatsächlichen Kontur des Bodens. Die virtuelle Mulde 5 ist so platziert, dass der tiefste Punkt der Mulde im

Wesentlichen der idealen Ladeposition entspricht. Die Beeinflussung der manuellen Längssteuerung seitens des Assistenzsystems entspricht im Wesentlichen dem Einfluss einer tatsächlichen Mulde auf das Fahrzeugs, die den in Fig. 2 dargestellten Konturverlauf aufweist. In Fig. 3 ist die virtuelle Mulde 5 mit dem Vorderrad 6 in drei verschiedenen Fahrzeugrelativpositionen dargestellt. Es wird davon ausgegangen, dass das Fahrzeug 1 sich der Ladeposition in Vorwärtsrichtung von rechts nach links entsprechend der Pfeilrichtung nähert. Die durchgezogen dargestellte Vorderrad 6 entspricht der Position p2 des Vorderrads bei Erreichen der Ladeposition; die gestrichelt dargestellten Rad entspricht der Position pi , p3 des gleichen Vorderrads vor Erreichen der Ladeposition bzw. nach

Überschreiten der Ladeposition. Die manuelle Längssteuerung des

Fahrzeugs wird vorzugsweise so beeinflusst, dass das Rad 6 an der dargestellten Idealposition p2 zum Stehen kommt.

Die Steigung der dargestellten virtuellen Bodenkontur 5 an einer Position pi entspricht einer zusätzlichen je nach Steigungsvorzeichen positiven oder negativen Kraft auf das Fahrzeug 1 an der jeweiligen Fahrzeugrelativposition pi, die durch die Beeinflussung der manuellen Längssteuerung hervorgerufen wird. Je größer der Betrag der Steigung ist, desto größer ist der Betrag der jeweils zusätzlich wirkenden Kraft. Die zusätzliche Kraft entspricht der Ableitung der dargestellten Bodenkontur (bei Betrachtung der Bodenkontur 5 als Funktion, deren unabhängige Positionsvariabel in Fig. 3 von links nach rechts zunimmt). Eine (bei Betrachtung von links nach rechts) negative Steigung im Bereich 8 entspricht einer entgegen der Fahrtrichtung wirkenden zusätzlichen Kraft (d. h. einem entgegen der Fahrtrichtung wirkenden zusätzlich gestelltem Moment), d. h. an der Position p3 wird das Fahrzeug entgegen der

Fahrtrichtung durch die zusätzliche Kraft verzögert.

Eine (bei Betrachtung von links nach rechts) positive Steigung im Bereich 9 entspricht einer in Fahrtrichtung wirkenden zusätzlichen Kraft (d. h. einem in der Fahrtrichtung wirkenden zusätzlich gestellten Moment), d. h. an der Position pi wird das Fahrzeug durch die zusätzliche Kraft beschleunigt.

Wenn das Vorderrad 6 die Idealposition p2 erreicht, wird vorzugsweise kein zusätzliches Moment eingeprägt (die Ableitung ist an dieser Stelle null).

In Fahrtrichtung vor der Zielposition kann als Teil der Bodenkontur 5 eine virtuelle Rampe vorgesehen werden, um das Fahrzeug zu verzögern oder zusätzlich zu beschleunigen.

Die je nach Relativposition pi zusätzlich eingeprägten positiven oder negativen Kräfte und damit auch die virtuelle Bodenkontur 5 werden vorzugsweise dynamisch an die Situation angepasst, insbesondere an die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit. Beispielsweise ist vor Erreichen der Zielposition eine virtuelle Rampe als Teil der Bodenkontur 5 vorgesehen. Das Vorzeichen der Steigung der Rampe hängt von der Fahrgeschwindigkeit ab. Im in Fig. 4 a) dargestellten Fall ist die Fahrzeuggeschwindigkeit zu hoch, und das Fahrzeug 2 wird durch ein verzögerndes Moment im Bereich 10 der steigenden Rampe abgebremst, damit das Fahrzeug 2 nicht über die Zielposition hinausschießt. Im in Fig. 4 b) dargestellten Fall ist die

Fahrzeuggeschwindigkeit zu gering. Das Fahrzeug wird durch ein

beschleunigendes Moment im Bereich 1 1 der fallenden Rampe beschleunigt, damit das Fahrzeug 2 die Zielposition 2 erreichen kann.

Bei einer virtuellen Mulde wird vor der Zielposition eine in Richtung der eingelegten Fahrstufe wirkende zusätzliches Moment eingeprägt, das das Fahrzeug beschleunigt, und nach der Zielposition eine entgegen der

Richtung der eingelegten Fahrstufe wirkendes zusätzliches Moment eingeprägt, das das Fahrzeug verzögert.

Statt einer virtuellen Mulde kann auch ein Verlauf für die zusätzliches

Moment vorgesehen werden, der einer einfachen virtuelle Barriere entspricht, bei der im Unterschied zu der virtuellen Mulde vor der Zielposition kein in Richtung der eingelegten Fahrstufe wirkendes zusätzliches Moment eingeprägt wird, um das Fahrzeug in Richtung der Zielposition zu

beschleunigen. Ein Beispiel für eine derartige einfache virtuelle Barriere ist in Fig. 5 dargestellt. Ferner ist es denkbar, dass der Verlauf für das zusätzliche Moment und damit der Verlauf der virtuellen Bodenkontur davon abhängig ist, welche Fahrtrichtung aufgrund der eingelegten Fahrstufe gewählt wurde.

Beispielsweise ergibt sich ein in Fig. 6 dargestellter gestrichelt dargestellter Verlauf 12 für die virtuelle Bodenkontur, wenn eine Fahrstufe (z. B. D- Fahrstufe) für die Vorwärtsrichtung eingelegt ist und sich das Rad 6 von rechts nach links der Bodenkontur 6 nähert, und ein punktiert dargestellter Verlauf 13 für die virtuelle Bodenkontur, wenn eine Fahrstufe (z. B. R- Fahrstufe) für die Rückwärtsrichtung eingelegt ist und sich das Rad 6 von links nach rechts der Bodenkontur 6 nähert. In Fig. 7 ist ein beispielhaftes Zustandsdiagramm für ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Assistenzsystems dargestellt, welches

verschiedene Systemzustände des Assistenzsystems sowie die

Zustandsübergänge zwischen den einzelnen Systemzuständen zeigt. Die Systemzustände gliedern sich in die Fahrzustände 20-24 und die

Parkzustände 25, 26.

Im Systemzustand 20 ist keine Unterstützung des Fahrers durch

Beeinflussung der manuellen Längssteuerung aktiv, da das Fahrzeug noch zu weit von der Ladeposition entfernt ist.

Ungefähr an Zielposition befindet sich eine Funkeinheit, die über ein

Funksignal das fahrzeugseitige Assistenzsystem wecken kann. Wenn der Abstand d zwischen dem Fahrzeug und der Ladeposition abnimmt (z. B. d < 20 m), wird das Funksignal fahrzeugseitig empfangen und das

Assistenzsystem über das Funksignal geweckt, so dass das

Assistenzsystem in einen Zustand 21 wechselt. In diesem Zustand 21 wird fortlaufend der Abstand d zu der Zielposition bestimmt (beispielsweise durch Triangulation des empfangenen Funksignals) und geprüft, ob der Abstand d kleiner als ein Schwellwert ds,i ist (z. B. ds,i = 1 m). Es ist zusätzlich denkbar, dass im Zustand 21 (und auch im Zustand 22) das Assistenzsystem optische oder akustische Fahrerinformation an den Fahrer ausgibt, um diesen bei der Positionierung zu unterstützen, beispielsweise als optische Anzeige auf einem Bildschirm oder einem Head-Up-Display.

Wenn der Abstand d zu der Zielposition kleiner als der Schwellwert ds,i wird, wechselt das Assistenzsystem in den Zustand 22, in dem Positionierung durch Eingriff in die Längssteuerung unterstützt werden kann, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Sofern der Abstand d wieder größer als der Schwellwert d _s ,2 wird (mit d _s ,2 > ds,i ), wechselt das System vom Zustand 22 wieder in den Zustand 21 zurück. Im Zustand 22 der unterstützten Positionierung wird fortlaufend der Abstand d zu der Zielposition aktualisiert und geprüft, ob sowohl der Abstand d bereits kleiner gleich als ein Schwellwert ds,3 ist als auch die

Fahrzeuggeschwindigkeit v im Wesentlichen bereits null ist. Wenn dies beides der Fall ist, wechselt das System in den Zustand 23: die Zielposition ist erreicht.

Es kann optional vorgesehen sein, dass, wenn der Fahrer im Zustand 22 seine Sollvorgabe in Bezug auf Beschleunigung und/oder Bremsen des Fahrzeugs ändert (z.B. stärkeres Bremsen oder Gas geben), eine der virtuellen Bodenkontur zugrunde liegende Kennlinie, die zur unterstützen Positionierung verwendet wird, an die geänderte Situation angepasst wird. Das Fahrzeug erreicht trotz variablem Fahrerwunsch die Zielposition, solange diese Änderung nicht so stark ist, dass der Zustand 22 in Richtung Zustand 24 oder 21 verlassen wird.

Wenn die Geschwindigkeit v hingegen im Wesentlichen null wird, während der Abstand d noch größer als der Schwellwert d _s ,3 ist, wechselt das System in den Zustand 24, in dem die Zielposition noch nicht erreicht ist. Der

Zustand 24 kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Fahrer durch Betätigen des Bremspedals ein starkes Bremsen des Fahrzeugs verursacht, so dass verhindert wird, dass die Zielposition trotz Unterstützung in der Positionierung erreicht wird.

Das System wechselt vom Zustand 23 (Zielposition erreicht) oder vom Zustand 24 (Zielposition noch nicht erreicht) wieder in den Zustand 22 (unterstützte Positionierung), wenn die Geschwindigkeit v ungleich null wird, beispielsweise durch Betätigung des Fahrpedals oder Loslassen des

Bremspedals (sofern ein Kriechmoment vorliegt). Sofern der Zustand 23 eingenommen wird und die Zielposition erreicht wurde, kann der Fahrer durch Einlegen der Fahrstufe P das Fahrzeug 1 in den Zustand 25 überführen, in dem Fahrzeug 1 ladebereit ist und der

Ladevorgang beispielsweise seitens des Fahrers oder automatisch gestartet werden kann. Vor dem Start des Ladevorgangs erfolgen typischerweise Überprüfungen. Diese umfassen neben der Positionsüberprüfung eine Luftspaltüberwachung sowie die Überprüfung der Ladebereitschaft des elektrischen Fahrzeugenergiespeichers. Diese Überprüfung wird durch drahtlose Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladeinfrastruktur unterstützt. Sind alle Vorbedingungen erfüllt, wird der Ladevorgang gestartet. Dies wird dem Fahrer in der Regel noch vor Verlassen des Fahrzeugs angezeigt.

Sofern der Zustand 24 eingenommen wurde und die Zielposition damit gerade nicht erreicht wurde, kann der Fahrer durch Einlegen der Fahrstufe P das Fahrzeug 1 in den Zustand 26 überführen, in dem Fahrzeug 1 nicht ladebereit ist.

Durch Einlegen der Fahrstufen D, R oder N im Zustand 25 oder 26 kann das Fahrzeug wieder in den Zustand 23 bzw. 24 überführt werden.

Es ist von Vorteil, wenn der jeweils vorliegende Zustand dem Fahrer durch optische und/oder akustische Signale angezeigt wird. In Fig. 8 ist ein Ausführungsbeispiel zur Beeinflussung der Längssteuerung im Rahmen der unterstützten Positionierung im Zustand 22 dargestellt. Es wird kontinuierlich im Schritt 100 die manuell vom Fahrer vorgegebene Fahrpedalstellung bestimmt und hieraus im Schritt 1 10 ein zu stellendes Moment MFW bestimmt. Das zu stellende Moment würde ohne weitere Beeinflussung der Längssteuerung gestellt, beispielsweise über eine elektrische Antriebsmaschine. Zur Beeinflussung der Längssteuerung wird im Zustand 22 in Schritt 120 kontinuierlich die aktuelle Relativposition p des Fahrzeugs 1 zu der

Zielposition bestimmt. Beispielsweise wird zur Bestimmung der

Relativposition p = (x, y, φ) der Abstand x zur Zielposition in Richtung der Fahrzeuglängsachse, der Abstand y zur Zielposition orthogonal zur Richtung der Fahrzeuglängsachse und die winkelbezogene Verdrehung der Primär- und Sekundärspule zueinander bestimmt. Bezugspunkt der Relativposition ist beispielsweise die Mitte der Vorderachse, die Mitte der Sekundärspule, die Mitte der Hinterachse oder ein beliebiger anderer Bezugspunkt am Fahrzeug. Ferner wird in Schritt 130 fortlaufend die aktuelle

Fahrzeuggeschwindigkeit v bestimmt.

In Abhängigkeit der aktuellen Relativposition p und der aktuellen

Fahrzeuggeschwindigkeit v wird in Schritt 140 fortlaufend ein zusätzliches Moment Mz bestimmt, um das das zu stellende Moment MFW verändert werden soll, damit das Fahrzeug im Wesentlichen an der Zielposition zum Stehen kommt. In einem einfachen Fall wird zur Bestimmung des

zusätzlichen Moments Mz lediglich von der Information p der Abstand x zur Zielposition in Richtung der Fahrzeuglängsachse herangezogen.

Das zusätzliche Moment Mz ist beispielsweise in einer Kennlinie oder in einem Kennfeld in Abhängigkeit der aktuellen Relativposition (insbesondere nur von x) und optional in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit v abgespeichert. Ferner können weitere Parameter zur Bestimmung des zusätzlichen Moment M _z berücksichtigt werden, beispielsweise die

Fahrtrichtung. Das zusätzliche Moment M _z ist optional auch von der

Fahrpedalstellung (s. den gestrichelten Pfeil in Fig. 8), dem vom Fahrer vorgegebenen Moment MFW oder einer anderen für die Fahrpedalbetätigung charakteristischen Größe abhängig. Hierdurch kann das vom Fahrer über die das Fahrpedal vorgegebene Moment MFW berücksichtigt werden, um das nötige zusätzliche Moment M _z zu bestimmen. Beispielweise wäre es ja möglich, dass mit der aktuellen Fahrpedalstellung genau die Zielposition erreicht würde. In gleicher Weise kann optional auch eine für die

Bremspedalbetätigung des Fahrers charakteristische Größe bei der

Bestimmung des zusätzlichen Moment M _z berücksichtigt werden. Die

Kennlinie oder das Kennfeld können beispielsweise in Abhängigkeit einer für die Betätigung des Fahrpedals oder Bremspedals charakteristischen Größe an die aktuelle Situation angepasst werden. Eine Kennlinie für das zusätzliche Moment M _z können beispielsweise in

Abhängigkeit einer für die Fahrpedalstellung charakteristischen Größe, einer für die Bremspedalstellung charakteristischen Größe und/oder der

Fahrzeuggeschwindigkeit v angepasst werden.

Die Kennlinie oder das Kennfeld ergibt sich beispielsweise durch Ableitung der in Fig. 3 - 6 dargestellten Bodenkonturen.

Sofern das zusätzliche Moment verzögernd wirken soll, ist das zusätzliche Moment M _z negativ; sofern das zusätzliche Moment beschleunigend wirken soll, ist das zusätzliche Moment M _z positiv. Sofern keine Beeinflussung der manuellen Längssteuerung stattfinden soll, ist das zusätzliche Moment M _z gleich null.

Das laut Fahrerwunsch zu stellende Moment MFW und das zusätzliche Moment M _z werden addiert und das resultierende Moment M*FW = MFW + M _z wird gestellt, beispielsweise über eine elektrische Maschine.

Es wäre auch denkbar, das zusätzliche Moment M _z über einen zusätzlichen Aktor (z. B. eine separate elektrische Maschine oder die Betriebsbremse) unabhängig von dem Antriebsmoment MFW ZU stellen. Sofern es sich bei dem zusätzlichen Moment um ein lediglich verzögerndes Moment handelt, kann dies beispielsweise über die Betriebsbremse gestellt werden. Zusätzlich zur Beeinflussung der manuellen Längssteuerung kann auch die manuelle Quersteuerung des Fahrzeugs 1 seitens des Assistenzsystems bei der Positionierung durch ein zusätzliches Lenkmoment beeinflusst werden. Beispielsweise kann sich auch die Beeinflussung der manuellen

Quersteuerung an natürlichen Gegebenheiten orientieren: Vorzugsweise werden zur Beeinflussung der manuellen Quersteuerung virtuelle

Längsspurrinnen simuliert. Zur Beeinflussung der manuellen Quersteuerung wird eine Solltrajektorie bestimmt, an der die virtuellen Längsspurrinnen ausgerichtet sind.

In Fig. 9 sind beispielhafte virtuelle Spurrinnen 15 des Fahrzeugs in der Draufsicht dargestellt, links in Fig. 9 a) bei gerader Anfahrt auf die

Primärspule 2, rechts in Fig. 9 b) bei schräger Anfahrt auf die Primärspule. In Fig. 10 sind ein beispielhafter Querschnitt durch die simulierten

Längsspurrillen 15 sowie ein Lenkgestänge und ein elektrischer Motor M zur Lenkunterstützung dargestellt. Zur Bestimmung eines über den elektrischen Motor gestellten zusätzlichen Lenkmoments wird ein Maß für die Abweichung von der Solltrajektorie bestimmt, insbesondere eine Querabweichung. In Abhängigkeit dieses Abweichungsmaßes kann die Quersteuerung des Fahrzeugs durch ein zusätzliches Lenkmoment beeinflusst werden. Wenn das Fahrzeug beispielsweise aus der Solltrajektorie gesteuert wird und damit die

Querabweichung zunimmt, nimmt die seitens des Fahrers aufzubringende Lenkkraft wie beim Befahren von Längsspurrinnen zu. Wie in Fig. 10 zu erkennen, ergibt sich aus dem Querschnitt der Kontur ein dem Fahrerwusch überlagertes Lenkmoment, das beispielsweise proportional zur Ableitung des Spurrillenquerschnitts 15 ist. Die Reichweite ds,4 (d. h. in Fig. 10 die halbe Breite der Spurrille) dieses Lenkmoments in Bezug auf die Querabweichung ergibt sich aus dem sinnvollen Bereich, der ein Erreichen der Zielposition zulässt. Insbesondere kann diese Reichweite d _s ,4 vom Längsabstand zur Zielposition abhängig sein und beispielsweise mit abnehmendem

Längsabstand abnehmen, da bei größerer Entfernung der mögliche Korrekturbereich größer ist.